高中物理电磁感应两种描述的理解及统一性的探讨

廖香林

(四川省南充市培训学校，四川 南充 637000)



高中物理电磁感应两种描述的理解及统一性的探讨

廖香林

(四川省南充市培训学校，四川 南充 637000)

本文解释中学阶段感生电动势与动生电动势公式的理解,重点探究两种电动势的统一性.当在一种参考系中观察只存在动生电动势，但在另一种参考系中观察可能只存在感生电动势,也有可能在一种参考系中观察既有感生电动势又有动生电动势，但换参照系后可能只有动生电动势也可能无电动势或者只有感生电动势.这似乎说明两类电动势在通过变换参考系的过程中相互转化.除此之外,在不同参考系中观察两类电动势之和却是一个定值,即两类电动势的统一性．本文采用定量证明中学常见题型来探究其统一性．

电磁感应； 感生电动势； 动生电动势； 统一性

图1

图2

(2) 如图2所示足够长金属框架cd距离为L,虚线ef右侧有足够大范围的匀强磁场B,现在让金属框架向左以速度v匀速运动.先以地面为参考系，金属杆没有动，所以动生电动势为0,空间磁场也不随时间变化所以感生电动势也为0,E总=0;如果以运动的金属框架为参考系则磁场与金属杆都以v向右匀速运动，则既有E感又有E动,

(3) 请设想下整个空间都有匀强磁场,再看上述两道题,无论是以金属杆还是以地或者以运动的金属框架为参照系都只有动生电动势而无感生电动势,因此E感与E动不只是简单换系就可等价,但换参考系前后总的电动势却是恒定的.

图3

综上所述，电动势在通过变换参考系的过程中相互转化,但E感与E动不只是简单换参考系就可等价，在不同参考系中观察两类电动势之和却是一个定值,即两类电动势的统一性．说明本文仅在中学范围内讨论没有考虑相对论效应．

1 沈晨,徐承楠.更高更妙的物理(第4版)[M].杭州:浙江大学出版社，2015(8)：256-257.

2016-11-28)